(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号内の位相雑音を測定するデバイスにおいて、
供試発振器からの発振信号を受け取る入力ポートと、
前記発振信号を処理して、第１の分岐出力信号を生成する第１の光信号処理分岐回路と、
前記発振信号を処理して、第２の分岐出力信号を生成する第２の光信号処理分岐回路であって、前記第１及び第２の光信号処理分岐回路は、共通の光学モジュールを共有し、前記共通の光学モジュールは、第１及び第２の波長において、連続波レーザ光を生成する共有されたレーザと、前記第１及び第２の波長におけるレーザ光を変調して、前記発振信号を搬送する変調されたレーザ光を生成する共有された光変調器と、前記共有された光変調器から前記変調されたレーザ光を受け取る共有された光遅延と、前記共有された光遅延によって出力される前記変調されたレーザ光を、前記第１の光信号処理分岐回路によって処理されて、前記第１の分岐出力信号を生成する前記第１の波長の第１の変調されたレーザビームと、前記第２の光信号処理分岐回路によって処理されて、前記第２の分岐出力信号を生成する前記第２の波長の第２の変調されたレーザビームとに分離する波長選択性光デバイスとを含む、第２の光信号処理分岐回路と、
前記第１及び第２の分岐出力信号を受け取り、前記受け取った発振信号内の雑音を測定し、前記第１及び第２の光信号処理分岐回路及び前記受け取った発振信号内の雑音の測定を制御する回路とを備えるデバイス。
【請求項２】
前記第１の光信号処理分岐回路は、前記第１の変調されたレーザビームを第１の検出器信号に変換する第１の光検出器と、前記発振信号の第１のコピーを受け取り、前記発振信号の第１のコピーの位相を変更して、前記発振信号の第１の位相シフトされたコピーを生成する第１の電圧制御移相器を含む第１の電気分岐と、前記発振信号の第１の検出器信号及び前記第１の位相シフトされたコピーを混合して、前記第１の分岐出力信号を生成する第１の信号ミキサとを備え、
前記第２の光信号処理分岐回路は、前記第２の変調されたレーザビームを第２の検出器信号に変換する第２の光検出器と、前記発振信号の第２のコピーを受け取り、前記発振信号の第２のコピーの位相を変更して、前記発振信号の第２の位相シフトされたコピーを生成する第２の電圧制御移相器を含む第２の電気分岐と、前記発振信号の第２の検出器信号及び前記第２の位相シフトされたコピーを混合して、前記第２の分岐出力信号を生成する第２の信号ミキサとを備える請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記光遅延は、ファイバ遅延線を含む請求項２記載のデバイス。
【請求項４】
前記第１及び第２の電圧制御移相器は、前記回路によって制御される請求項２記載のデバイス。
【請求項５】
前記回路は、前記第１及び第２の電圧制御移相器のそれぞれを制御して、前記第１及び第２の信号ミキサのそれぞれの位相を直交状態に設定する請求項４記載のデバイス。
【請求項６】
前記回路は、
前記第１及び第２の分岐出力信号を受け取り、前記受け取った発振信号内の雑音を測定するチャネル信号解析器と、
前記第１及び第２の光信号処理分岐回路及びチャネル信号解析器を制御して、前記受け取った発振信号内の雑音の測定を制御するコントローラとを備える請求項１記載のデバイス。
【請求項７】
信号内の位相雑音を測定するデバイスにおいて、
供試発振器からの発振信号を受け取る入力ポートと、
前記発振信号を処理して、出力信号を生成する光信号処理回路と、
前記出力信号を受け取って処理し、前記受け取った発振信号内の雑音を測定し、前記光信号処理回路及び前記受け取った発振信号内の雑音の測定を制御する回路とを備え、
前記光信号処理回路は、第１の偏光で連続波レーザ光を生成するレーザと、前記レーザ光を変調して、前記発振信号を搬送する前記第１の偏光である変調されたレーザ光を生成する光変調器と、第１のポートにおいて、前記光変調器から第１の光学的経路に沿って、前記第１の偏光の前記変調されたレーザ光を受け取り、前記受け取った変調されたレーザ光を、前記第１の偏光で、第２のポートに向け、前記第１の偏光に直交する第２の偏光で前記第２のポートにおいて受け取った光を、第３のポートに向ける光ビーム結合器と、前記第２のポートに接続され、前記光ビーム結合器から光を受け取る第１のファイバ遅延線と、前記第１のファイバ遅延線に接続され、偏光を９０度回転させて、前記第１のファイバ遅延線に光を反射するファラデー回転子ミラーと、前記光ビーム結合器の第３のポートから光を受け取り、検出器信号を生成するように接続された光検出器と、前記発振信号のコピーを受け取り、前記発振信号のコピーの位相を変更して、位相シフトされた発振信号を生成する電圧制御移相器と、前記検出器信号及び前記位相シフトされた発振信号を混合して、出力信号を生成する信号ミキサとを含むデバイス。
【請求項８】
前記光変調器及び前記光ビーム結合器の第１のポートを接続し、前記第１の偏光に光を維持する偏光維持ファイバを備える請求項７記載のデバイス。
【請求項９】
前記第１のファイバ遅延線と前記ファラデー回転子ミラーとの間に接続され、前記第１のファイバ遅延線とファラデー回転子ミラーとの間の接続を接続又は切断する光スイッチと、
前記第１のファイバ遅延線から分離された第２のファイバ遅延線と、
前記第２のファイバ遅延線に接続され、前記第２のファイバ遅延線から光を受け取り、偏光を９０度回転させて、前記第２のファイバ遅延線に光を反射する第２のファラデー回転子ミラーとを備え、
前記光スイッチは、更に、前記第１のファイバ遅延線と第２のファイバ遅延線との間に更に接続されて、前記第１のファイバ遅延線と第２のファイバ遅延線との間の接続を接続又は切断する請求項７記載のデバイス。
【請求項１０】
前記回路は、
前記出力信号を受け取って処理し、前記受け取った発振信号内の雑音を測定する信号解析器と、
前記光信号処理回路及び信号解析器を制御して、前記受け取った発振信号内の雑音の測定を制御するコントローラとを備える請求項７記載のデバイス。
【請求項１１】
信号内の位相雑音を測定するデバイスにおいて、
供試発振器からの発振信号を受け取る入力ポートと、
第１の偏光で第１の連続波レーザビームを生成する第１のレーザと、
前記第１のレーザビームを変調して、前記発振信号を搬送する第１の変調されたレーザ光を生成する第１の光変調器と、
前記第１の偏光の前記第１の変調されたレーザ光を受け取る第１のポートと、前記第１のポートからの光を出力する第２のポートと、前記第２のポートにおいて受け取った光を出力する第３のポートとを有する第１の光サーキュレータと、
前記第１の偏光と直交する第２の偏光で第２の連続波レーザビームを生成する第２のレーザと、
前記第２のレーザビームを変調して、前記発振信号を搬送する第２の変調されたレーザ光を生成する第２の光変調器と、
前記第２の偏光の第２の変調されたレーザ光を受け取る第１のポートと、前記第１のポートからの光を出力する第２のポートと、前記第２のポートにおいて受け取った光を出力する第３のポートとを有する第２の光サーキュレータと、
第１のポート、第２のポート及び第３のポートを含む光ビーム結合器であって、前記第１のポートは、前記第１の光サーキュレータの第２のポートに接続され、前記第１の偏光で前記第１の変調されたレーザ光を受け取り、前記光ビーム結合器の第２のポートに向け、前記光ビーム結合器は、前記第２のポートにおいて受け取った前記第２の偏光の光を前記第３のポートに向け、前記第２のポートにおいて受け取った前記第１の偏光の光を前記第１のポートに向け、前記光ビーム結合器の第３のポートは、前記第２の光サーキュレータの第２のポートから、前記第２の偏光の前記第２の変調されたレーザビームの光を受け取るように接続されている光ビーム結合器と、
前記光ビーム結合器の第２のポートに接続され、前記光ビーム結合器から光を受け取り、前記第１及び第２の変調されたレーザビームの両方に位相遅延を導入する第１のファイバ遅延線と、
前記第１のファイバ遅延線に接続され、偏光を９０度回転させて前記第１のファイバ遅延線に光を反射するファラデー回転子ミラーと、
前記第２の光サーキュレータの第３のポートから光を受け取り、第１の検出器信号を生成するように接続された第１の光検出器と、
前記第１の光サーキュレータの第３のポートから光を受け取り、第２の検出器信号を生成するように接続された第２の光検出器と、
前記発振信号のコピーを受け取り、前記発振信号のコピーの位相を変更して、第１の位相シフトされた発振信号を生成する第１の電圧制御移相器と、
前記第１の検出器信号及び前記第１の位相シフトされた発振信号を混合して、第１の出力信号を生成する第１の信号ミキサと、
前記発振信号の他のコピーを受け取り、前記発振信号の他のコピーの位相を変更して、第２の位相シフトされた発振信号を生成する第２の電圧制御移相器と、
前記第２の検出器信号及び第２の位相シフトされた発振信号を混合して、第２の出力信号を生成する第２の信号ミキサと、
前記第１及び第２の出力信号を受け取り、前記受け取った発振信号内の雑音を測定し、前記第１及び第２の電圧制御移相器及び前記受け取った発振信号の雑音の測定を制御する回路とを備えるデバイス。
【請求項１２】
前記第１の光サーキュレータ及び前記光ビーム結合器の第１のポートを接続し、前記第１の偏光に光を維持する第１の偏光維持ファイバと、
前記第２の光サーキュレータ及び前記光ビーム結合器の第３のポートを接続し、前記第２の偏光に光を維持する第２の偏光維持ファイバとを備える請求項１１記載のデバイス。
【請求項１３】
前記第１のファイバ遅延線と前記ファラデー回転子ミラーとの間に接続され、前記第１のファイバ遅延線とファラデー回転子ミラーとの間の接続を接続又は切断する光スイッチと、
前記第１のファイバ遅延線から分離された第２のファイバ遅延線と、
前記第２のファイバ遅延線に接続され、前記第２のファイバ遅延線から光を受け取り、偏光を９０度回転させて、前記第２のファイバ遅延線に光を反射する第２のファラデー回転子ミラーとを備え、
前記光スイッチは、更に、前記第１のファイバ遅延線と第２のファイバ遅延線との間に更に接続されて、前記第１のファイバ遅延線と第２のファイバ遅延線との間の接続を接続又は切断する請求項１１記載のデバイス。
【請求項１４】
前記回路は、
前記第１及び第２の出力信号を受け取り、前記受け取った発振信号内の雑音を測定する信号解析器と、
前記第１及び第２の電圧制御移相器及び前記信号解析器を制御して、前記受け取った発振信号内の雑音の測定を制御するコントローラとを備える請求項１１記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張及び関連出願
【０００２】
本出願は、２００９年９月２３日に出願された米国仮出願番号６１／２４４，９５９、発明の名称「Multiple optical wavelength delays over fiber for microwave phase noise measurement」及び２０１０年５月１１日に出願された米国仮出願番号６１／３３３，６６５、発明の名称「Short fiber, small size, low noise floor phase noise test system (PNTS)」の優先権を主張する。
【０００３】
米国の出願では、本出願は、２００８年１１月１３日に出願された、米国特許出願番号１２／２７０，８４５、発明の名称「Photonic-based cross-correlation homodyne detection with low phase noise」の一部継続出願であり、これは、更に、２００７年１１月１３日に出願された、米国仮出願番号６１／００２，９１８、発明の名称「Photonic-based cross-correlation homodyne detection with low phase noise」の優先権を主張している。
【０００４】
上述した特許文献の開示内容は、参照によって本願の一部として援用される。
【０００５】
本発明は、無線周波数（radio frequency：ＲＦ）、マイクロ波又はミリ波信号における位相雑音を測定する技術及びデバイスに関する。
【背景技術】
【０００６】
ＲＦ、マイクロ波又はミリ波信号は、それぞれのスペクトル範囲で動作する発振器によって生成することができる。発振器の出力は、通信及び他の用途で使用することができる。発振器の雑音が低く、適切に測定できることが望ましい場合、発振器の発振周波数を周波数基準として使用することができる。発振器を特徴付けるための測定装置は、低雑音でなければならない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書では、光遅延に基づき、無線周波（ＲＦ）、マイクロ波又はミリ波信号内の位相雑音を測定する技術及びデバイスを開示する。
【０００８】
一側面においては、信号内の位相雑音を測定するデバイスを提供し、このデバイスは、供試発振器からの発振信号を受け取る入力ポートと、発振信号を処理して、第１の分岐出力信号を生成する第１の光信号処理分岐回路と、発振信号を処理して、第２の分岐出力信号を生成する第２の光信号処理分岐回路とを備える。第１及び第２の光信号処理分岐回路は、共通の光学モジュールを共有し、共通の光学モジュールは、第１及び第２の波長において、連続波レーザ光を生成する共有されたレーザと、第１及び第２の波長におけるレーザ光を変調して、発振信号を搬送する変調されたレーザ光を生成する共有された光変調器と、共有された光変調器から変調されたレーザ光を受け取る共有された光遅延と、共有された光遅延によって出力される変調されたレーザ光を、第１の光信号処理分岐回路によって処理されて、第１の分岐出力信号を生成する第１の波長の第１の変調されたレーザビームと、第２の光信号処理分岐回路によって処理されて、第２の分岐出力信号を生成する第２の波長の第２の変調されたレーザビームとに分離する波長選択性光デバイスとを含む。このデバイスは、第１及び第２の分岐出力信号を受け取り、受け取った発振信号内の雑音を測定し、第１及び第２の光信号処理分岐回路及び受け取った発振信号内の雑音の測定を制御する回路を備える。
【０００９】
他の側面では、信号内の位相雑音を測定するデバイスを提供し、このデバイスは、供試発振器からの発振信号を受け取る入力ポートと、発振信号を処理して、出力信号を生成する光信号処理回路と、出力信号を受け取って処理し、受け取った発振信号内の雑音を測定し、光信号処理回路及び受け取った発振信号内の雑音の測定を制御する回路とを備える。光信号処理回路は、第１の偏光で連続波レーザ光を生成するレーザと、レーザ光を変調して、発振信号を搬送する第１の偏光である変調されたレーザ光を生成する光変調器と、第１のポートにおいて、光変調器から第１の光学的経路に沿って、第１の偏光の変調されたレーザ光を受け取り、受け取った変調されたレーザ光を、第１の偏光で、第２のポートに向け、第２のポートにおいて受け取った光を、第１の偏光に直交する第２の偏光で、第３のポートに向ける光ビーム結合器と、第２のポートに接続され、光ビーム結合器から光を受け取るファイバ遅延線と、ファイバ遅延線に接続され、偏光を９０度回転させて、ファイバ遅延線に光を反射するファラデー回転子ミラーと、光ビーム結合器の第３のポートから光を受け取り、検出器信号を生成するように接続された光検出器と、発振信号のコピーを受け取り、発振信号のコピーの位相を変更して、位相シフトされた発振信号を生成する電圧制御移相器と、検出器信号及び位相シフトされた発振信号を混合して、出力信号を生成する信号ミキサとを含む。
【００１０】
他の側面では、信号内の位相雑音を測定するデバイスを提供し、このデバイスは、供試発振器からの発振信号を受け取る入力ポートと、第１の偏光で第１の連続波レーザビームを生成する第１のレーザと、第１のレーザビームを変調して、発振信号を搬送する第１の変調されたレーザ光を生成する第１の光変調器と、第１の偏光の第１の変調されたレーザ光を受け取る第１のポートと、第１のポートからの光を出力する第２のポートと、第２のポートにおいて受け取った光を出力する第３のポートとを有する第１の光サーキュレータと、第１の偏光と直交する第２の偏光で第２の連続波レーザビームを生成する第２のレーザと、第２のレーザビームを変調して、発振信号を搬送する第２の変調されたレーザ光を生成する第２の光変調器と、第２の偏光の第２の変調されたレーザ光を受け取る第１のポートと、第１のポートからの光を出力する第２のポートと、第２のポートにおいて受け取った光を出力する第３のポートとを有する第２の光サーキュレータとを備える。このデバイスは、第１のポート、第２のポート及び第３のポートを含む光ビーム結合器を備える。第１のポートは、第１の光サーキュレータの第２のポートに接続され、第１の偏光で第１の変調されたレーザ光を受け取り、光ビーム結合器の第２のポートに向ける。光ビーム結合器は、第２のポートにおいて受け取った第２の偏光の光を第３のポートに向け、第２のポートにおいて受け取った第２の偏光の光を第１のポートに向け、光ビーム結合器の第３のポートは、第２の光サーキュレータの第２のポートから、第２の偏光の第２の変調されたレーザビームの光を受け取るように接続されている。このデバイスは、光ビーム結合器の第２のポートに接続され、光ビーム結合器から光を受け取り、第１及び第２の変調されたレーザビームの両方に位相遅延を導入するファイバ遅延線と、ファイバ遅延線に接続され、偏光を９０度回転させてファイバ遅延線に光を反射するファラデー回転子ミラーと、第２の光サーキュレータの第３のポートから光を受け取り、第１の検出器信号を生成するように接続された第１の光検出器と、第１の光サーキュレータの第３のポートから光を受け取り、第２の検出器信号を生成するように接続された第２の光検出器と、発振信号のコピーを受け取り、発振信号のコピーの位相を変更して、第１の位相シフトされた発振信号を生成する第１の電圧制御移相器と、第１の検出器信号及び第１の位相シフトされた発振信号を混合して、第１の出力信号を生成する第１の信号ミキサと、発振信号の他のコピーを受け取り、発振信号の他のコピーの位相を変更して、第２の位相シフトされた発振信号を生成する第２の電圧制御移相器と、第２の検出器信号及び第２の位相シフトされた発振信号を混合して、第２の出力信号を生成する第２の信号ミキサとを備える。このデバイスは、更に、第１及び第２の出力信号を受け取り、受け取った発振信号内の雑音を測定し、第１及び第２の電圧制御移相器及び受け取った発振信号の雑音の測定を制御する回路を備える。
【００１１】
更に他の側面として、本明細書では、発振器を特徴付けるためのシステムの具体例を提供する。このシステムは、供試発振器からの発振信号を受け取る入力ポートと、受信した発振信号を第１の発振信号及び第２の発振信号に分割する入力ポート信号スプリッタと、第１の発振信号を処理して第１の分岐出力信号を生成する第１の光信号処理分岐回路と、第２の発振信号を処理して、第２の分岐出力信号を生成する第２の光信号処理分岐回路と、第１及び第２の分岐出力信号を受け取り、受信した発振信号内の雑音を測定する二重チャネル信号解析器と、第１及び第２の光信号処理分岐回路及び二重チャネル信号解析器を制御して、受信した発振信号内の雑音の測定を制御するコンピュータコントローラとを備える。
【００１２】
上述のシステムの一具体例では、第１の光信号処理分岐回路は、第１の発振信号を第１の分岐信号及び第２の分岐信号に分割する第１の信号スプリッタと、第１の分岐信号を受け取り、レーザビームを生成するレーザを含む光分岐と、第１の分岐信号に応じてレーザビームを変調して、第１の分岐信号を搬送する変調されたレーザビームを生成する光変調器と、変調されたレーザビームを伝送して、変調されたレーザビームに遅延を生じさせる光遅延ユニットと、変調されたレーザビームを検出器信号に変換する光検出器と、第２の分岐信号を受け取る電気分岐であって、第２の分岐信号を受け取って、第２の分岐信号の位相を変更して出力信号を生成する電圧制御移相器を含む電気分岐と、検出器信号及び出力信号を混合して第１の分岐出力信号を生成する信号ミキサとを含む。
【００１３】
これら及び他の側面、並びに関連する特徴及びこれらの具体例については、図面、説明及び特許請求の範囲に更に詳細に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】自動化された光電子相互相関ホモダイン位相雑音セットアップの具体例によって様々な技術的特徴を示す図である。
【図２】共有された光変調器及び共有されたレーザに基づく相互相関位相雑音測定デバイスの具体例を示す図である。
【図３】共有された光変調器及び共有されたレーザに基づく相互相関位相雑音測定デバイスの具体例を示す図である。
【図４】共有された光変調器及び共有されたレーザに基づく相互相関位相雑音測定デバイスの具体例を示す図である。
【図５】偏光及びファラデー回転子ミラーを用いてファイバ遅延線の物理的長さを削減する位相雑音測定デバイスの具体例を示す図である。
【図６Ａ】偏光及びファラデー回転子ミラーを用いてファイバ遅延線の物理的長さを削減する位相雑音測定デバイスの具体例を示す図である。
【図６Ｂ】偏光及びファラデー回転子ミラーを用いてファイバ遅延線の物理的長さを削減する位相雑音測定デバイスの具体例を示す図である。
【図７】偏光及びファラデー回転子ミラーを用いてファイバ遅延線の物理的長さを削減する位相雑音測定デバイスの具体例を示す図である。
【図８】偏光及びファラデー回転子ミラーを用いてファイバ遅延線の物理的長さを削減する位相雑音測定デバイスの具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書は、ＲＦ、マイクロ波又はミリ波信号における位相雑音を測定し、光部品（photonic components）に基づいて、ＲＦ、マイクロ波又はミリ波のスペクトル範囲内で発振器を特徴付ける技術、デバイス及びシステムを開示する
【００１６】
図１は、自動化された光電子相互相関ホモダイン位相雑音セットアップ（automated opto-electronics cross-correlation homodyne phase noise setup）に基づく位相雑音測定デバイスの具体例によって、様々な技術的特徴を示す図である。この例示的なセットアップは、長い遅延線として機能する光ファイバによって実現される。デュアルホモダインセットアップ（dual homodyne setup）は、信号解析器において、相互相関され、供試発振器（oscillator under test）に相関しない雑音を平均化することによって、各ホモダイン分岐の雑音を低減する。
【００１７】
高純度の電磁波信号を生成するＲＦマイクロ波又はミリ波発振器の位相雑音測定では、低位相雑音測定セットアップが必要である。この技術を用いて２つの測定セットアップの信号を相互相関させることによって、単一のホモダイン測定セットアップのノイズフロアを低減することができる。２つの測定セットアップのそれぞれからの非相関雑音は、信号解析器において平均化される。相互相関されたデュアルシステムの位相ノイズフロアは、Ｎを平均の数として、（ｄＢ単位で）５ｌｏｇ（Ｎ）向上させることができる。
【００１８】
２つの測定セットアップのそれぞれは、２つの信号分岐を有する電子光学ホモダインセットアップである。信号スプリッタは、発振器１０１から受け取った信号を２つの分岐に分割する。供試発振器１０１は、入力ポートスプリッタ１０２を含むシステムの入力ポートに接続されている。２つの信号分岐は、それぞれ、分岐信号スプリッタ１０２Ａ、１０２Ｂを含む。各スプリッタ１０２Ａ、１０２Ｂは、受け取った信号を２つの分岐のための２つの信号に分割する。
【００１９】
第１の信号分岐は、マイクロ波／ＲＦ信号に応じて、レーザ１１０又はレーザ１２０からのＣＷレーザビームを変調して、マイクロ波／ＲＦ信号を搬送する変調された光信号を生成する高速光変調器（high-speed optical modulator：ＭＯＤ）１１１又は高速光変調器１２１を含む光信号分岐（photonic signal branch）である。変調された光信号は、信号遅延線１１２又は信号遅延線１２２として機能する光ファイバを経由し、これによって、雑音の効率的な弁別が実現する。ファイバ１１２又はファイバ１２２を長くすると、信号の遅延が大きくなり、セットアップの近接位相雑音（close-in phase noise）が低減される。光検出器（photodetector：ＰＤ）１１３又は光検出器１２３は、変調された光を変換して、マイクロ波又はＲＦ信号に戻し、増幅器１１４又は増幅器１２４は、これを増幅する。第２の信号分岐は、電圧制御移相器（voltage controlled phase shifter：ＶＣＰ）１１５又は電圧制御移相器１２５、及び信号増幅器１１６又は信号増幅器１２６を含む。信号ミキサ１１７又は信号ミキサ１２７は、２つの分岐を結合し、２つの分岐からの信号を混合して、ビート信号を生成するために使用される。ＶＣＰ１１５又はＶＣＰ１２５は、第２の分岐における信号の位相遅延を制御して、信号ミキサ１１７又は信号ミキサ１２７において、２つの分岐の信号間に所望の相対位相、例えば、２つの信号間に９０度の位相シフトを生成し、これは、信号ミキサ１１７又は信号ミキサ１２７の直交セッティング（quadrature setting）と呼ばれ、この場合、位相雑音は、ビート信号内で直流電圧によって表される。二重チャネル信号解析器１３０は、２つの測定セットアップからビート信号を受け取り、ＦＦＴデータとしてのビート信号に高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）を施す。２つの測定セットアップの信号の相互相関は、基準発振器又は位相同期ループを使用することなく、２つの測定セットアップのそれぞれからの非相関雑音を効果的に抑制し、発振器における位相雑音を測定するための低雑音測定システムを提供する。
【００２０】
光遅延線１１２又は光遅延線１２２は、デバイスのノイズフロアを所望のレベル以下に低減するために十分な大きさの所望の長い光遅延を提供する。遅延の長さが大きくなるに従って信号損失が深刻になる傾向がある同軸ＲＦ遅延線とは異なり、光遅延線は、比較的小さい光損失で長時間の遅延を提供できる。したがって、例えば、数キロメートルの範囲のファイバによる長い光遅延をファイバループによって達成できる。レーザ１１０は、連続波レーザ光を生成し、光変調器１１１は、供試発振器１０１からのＲＦ、マイクロ波又はミリ波領域の発振信号を光領域に集合的に変換し、光遅延線１１２又は光遅延線１２２は、光領域において所望の位相遅延を導入するために使用される。そして、光検出器１１３又は光検出器１２３は、位相遅延された光信号をＲＦ、マイクロ波又はミリ波領域に変換する。
【００２１】
このようなシステムは、電圧制御移相器（ＶＣＰ）及びコンピュータコントローラ１４０を用いて自動化できる。ＶＣＰ１１５、１２５を用いて、セットアップを（電圧から位相に）較正し、及びミキサが直交セッティングになるように第２の分岐における信号の位相を調整し、これによって、ミキサ出力は、発振信号内の位相雑音に敏感になる。コンピュータ又はマイクロプロセッサ１４０は、自動的に測定を行うために使用される。コンピュータは、較正係数を測定し、ミキサを直交にする。また、コンピュータ１４０は、信号解析器パラメータ、例えば、周波数、平均の数、分解能、帯域幅等を制御する。更に、コンピュータ１４０を用いて、モニタ上に位相雑音のプロットを生成することができ、及びデータを保存することができる。
【００２２】
様々な具体例において、信号解析器１３０の機能及びコンピュータコントローラ１４０の機能は、様々な構成でグループ化又は個別化することができる。幾つかの具体例では、信号処理及び制御回路モジュールが、ここに例示し、説明したような信号解析器１３０及びコンピュータコントローラ１４０の機能を提供するように実現してもよい。この回路モジュールは、信号解析器１３０及びコンピュータコントローラ１４０としての機能の同じ区分を有することなく実現してもよい。例えば、信号解析器１３０の代わりにアナログ／デジタル変換器（analog-to-digital converter：ＡＤＣ）を用いて、ミキサ１１７、１２７からの出力を受け取る場合、コンピュータコントローラ１４０を用いて、ＡＤＣからのデジタル化されたデータを収集し、受け取ったデータに基づいてＦＦＴ演算を行うことができる。
【００２３】
以下、図１の相互相関ホモダイン位相雑音セットアップのためのチューニング及び較正手順を説明する。コンピュータは、この手順を自動的に実行するように動作させることができる。この手順は、較正、直交セッティング及び位相雑音測定を含む。
【００２４】
１．較正
【００２５】
較正プロセスでは、コンピュータ１４０を用いて、ＶＣＰ１１５、１２５に制御信号を送り、ＶＣＰ１１５、１２５上でバイアス電圧を掃引する。同時に、コンピュータ１４０は、ミキサ１１７、１２７のそれぞれと通信し、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換カードを介して、ミキサ出力電圧応答を記録する。
【００２６】
次に、コンピュータ１４０は、２つの測定セットアップのそれぞれについて、ＶＣＰのバイアス電圧φ（ＶＶＣＰ）の関数として、電圧制御移相器のために保存されている較正用の式を用いて、ミキサ電圧に対する様々なＶＣＰ位相の較正応答を算出する（Ｖｍｉｘｅｒ＝０においてΔφ／ΔＶｍｉｘｅｒ）。これによって較正プロセスが完了する。
【００２７】
２．直交セッティング
【００２８】
コンピュータ１４０は、較正データに基づいて、各ＶＣＰのバイアス電圧をチューニングして、各ミキサがゼロＤＣ出力になるように位相をシフトさせる。これによって、ミキサは、直交に設定され、各ミキサの出力は、位相雑音に敏感になり、飽和における振幅雑音には、低感度になる。
【００２９】
３．位相雑音測定
【００３０】
図１における入力発振信号の位相雑音を測定するために、コンピュータ１４０は、信号解析器１３０を制御して、測定周波数の範囲、帯域幅分解能、平均の数及び他のパラメータを含む様々な動作パラメータを設定する。ユーザは、ユーザインタフェースソフトウェアによってこれらのパラメータを制御できる。信号解析器１３０の動作パラメータが設定された後に、入力信号は、入力ポートスプリッタ１０２に供給され、コンピュータ１４０を用いてデータ取得が実行され、２つのミキサ１１７、１２７によって生成される出力電圧変動及び信号解析器１３０からのＦＦＴデータが読み出される。
【００３１】
データ取得の間、コンピュータ１４０は、２つのミキサ１１７、１２７によって生成される出力電圧変動を監視する。発振器周波数ドリフト及び／又は遅延温度ドリフトのために、ミキサからの出力電圧が許容範囲を超えてドリフトした場合、コンピュータ１４０は、信号解析器１３０を一時停止モードに設定して、データ取得を中断する。次に、コンピュータ１４０は、ＶＣＰ１１５、１２５を制御して、システムを再び直交セッティングにし、ＦＦＴ測定を再開する。
【００３２】
そして、コンピュータ１４０によって読み出されたＦＦＴデータは、較正の間に測定された較正値及びファイバ遅延長係数を用いて、位相雑音スペクトル密度に変換される。データは、コンピュータ１４０の画面上にプロットすることができ、オプションとして、ファイルに保存することもできる。
【００３３】
システムのノイズフロアは、ＦＦＴ平均の数であるＮを増加させることによって向上させることができる。ノイズフロアは、５・ｌｏｇ（Ｎ）（ｄＢ単位）だけ低減される。
【００３４】
上述の手順は、図１のデバイスのソフトウェアの動作モードの１つのみを開示している。図１のデバイスの他の動作モードは、２つのホモダインセットアップの１つだけを使用し、又は（能動／受動デバイス位相雑音測定のために）ミキサ電圧スペクトル密度を直接測定することを含む。図１のデバイスは、ユーザがファイバ遅延線１１２の遅延長を制御できるように設計してもよい。
【００３５】
図１の位相雑音測定デバイスは、第２の発振器及び位相同期に依存することなく、直接的に位相雑音を測定できる利点がある。このようなデバイスのＲＦ搬送波周波数領域は、広範囲に亘り、ＲＦ増幅器及びＶＣＰによって制約されることがある。図１のデバイスの幾つかの具体例は、６〜１２ＧＨｚの間のＲＦ搬送波周波数で使用することができ、ノイズフロアは、１００Ｈｚの周波数オフセットで−１１０ｄＢｃ／Ｈｚを上回り、１ｋＨｚの周波数オフセットで−１４０ｄＢｃ／Ｈｚを上回り、１０ｋＨｚ以上の周波数オフセットで−１７０ｄＢｃ／Ｈｚを上回る。
【００３６】
２つの測定分岐間の相互相関に基づく図１の位相雑音測定デバイスでは、２つの測定分岐において、２組のレーザ、光変調器及びファイバ遅延線が使用される。このようなレーザ及び光変調器によって、デバイスコストが上昇する。各ファイバ遅延線の長さが数キロメートルである幾つかの用途では、ファイバ遅延線は、嵩張る傾向がある。図２、図３及び図４は、異なる測定分岐間で光部品を共有する設計の具体例を示している。
【００３７】
図２は、２つの異なる波長λ１、λ２の光を用いて、同じ光変調器及び光ファイバ遅延線を通過させ、図１のデバイス内の２つの測定分岐における２つの個別の光アーム（photonic arms）を実現する具体例を示している。図２の設計は、単一のファイバ上での複数の遅延を利用するマイクロ波、ＲＦ又はミリ波光相互相関位相雑音測定システムを表している。この構成では、それぞれ光波長が異なる複数の光信号を単一のファイバに供給する。この構成によって、必要な遅延の数だけ必要な遅延長が削減され、システムのサイズを大幅に縮小することができる。光信号を異なる波長でルーティングするために、受動光カプラ及びＷＤＭフィルタが使用される。図２の設計は、遅延時間に亘る複数の信号の信号モーメント及び相関係数の高次統計演算のための単純化された構成を提供する。
【００３８】
図２では、パワースプリッタ２０１を用いて、供試発振器１０１からの入力発振信号を２つの発振信号２６１、２６２に分割する。発振信号２６１は、光変調器２２０に供給され、発振信号２６２は、更に発振信号２７１、２７２に分割される。
【００３９】
光源２１０は、２つの異なる波長λ１、λ２で、連続波レーザ光を生成する。光源２１０は、様々な構成で実現することができ、例えば、レーザ光２１２の波長λ１、λ２を生成するデュアルモードレーザ、又はそれぞれが波長λ１、λ２の２つのレーザビームを生成する２つのレーザを含む光源であってもよい。波長λ１、λ２のＣＷ光は、光変調器２２０に供給され、光変調器２２０は、パワースプリッタ２０１から発振信号２６１を受け取り、供給された光を変調して、波長λ１、λ２において発振信号２６１を搬送する変調された光を生成する。波長λ１、λ２において発振信号２６１を搬送する変調された光は、単一のファイバ遅延線２３０に接続される。単一のファイバ遅延線２３０から出力された光は、波長選択性光デバイス２４０に供給され、波長選択性光デバイス２４０は、この光を、波長λ１における第１の光ビーム２４１と、波長λ２における第２の光ビーム２４２とに分割し、これらは何れも発振信号２６１を搬送し、ファイバ遅延線２３０を伝播することによって生じた遅延を有する。光デバイス２４０は、様々な構成で実現することができる。例えば、光デバイス２４０は、２つの波長分割多重（wavelength-division multiplexing：ＷＤＭ）フィルタを有し、光を２つの部分に分割して、２つのＷＤＭフィルタに供給する光カプラであってもよい。第１のＷＤＭフィルタは、波長λ２の光を排除して、波長λ１の光を選択的に出力し、第２のＷＤＭは、波長λ１の光を排除して、波長λ２の光を選択的に出力する。他の具体例では、２つの波長において、光を、２つの出力ビーム２４１、２４２に選択的に分離する光デバイス２４０として、単一のアッド／ドロップ型光フィルタ（add-drop optical filter）を使用することができ、２つの出力ビーム２４１、２４２は、別個のファイバに接続することができる。そして、２つの出力ビーム２４１、２４２は、２つの光検出器１１３、１２２にそれぞれ供給され、光検出器１１３、１２２は、供給された光をＲＦ、マイクロ波又はミリ波領域に変換する。図２の光検出器１１３、１２３からの検出器出力信号は、図１の２つの測定分岐の２つの光信号経路の光検出器１１３、１２３からの２つの検出器出力信号と同等に機能する。
【００４０】
発振信号２７１は、ＶＣＰ１１５に供給され、ＶＣＰ１１５は、図１のコンピュータ１４０からの制御信号に応じて、信号２７１の位相を調整する。同様に、発振信号２７２は、ＶＣＰ１２５に供給され、ＶＣＰ１２５は、図１のコンピュータ１４０からの他の制御信号に応じて、信号２７２の位相を調整する。そして、ＶＣＰ１１５からの出力信号は、ミキサ１１７において、光検出器１１３からの検出器出力信号と混合され、ＶＣＰ１２５からの出力信号は、ミキサ１２７において、光検出器１２３からの検出器出力信号と混合される。そして、ミキサ１１７、１２７からの出力信号は、信号解析器１３０に供給される。
【００４１】
したがって、図２における光変調器２２０、単一のファイバ遅延線２３０、光デバイス２４０、光検出器１１３は、図１の第１の測定分岐において、光変調器１１１、光ファイバ遅延線１１２及び光検出器１１３によって構成されるフォトニックアームの均等物を構成する。図２におけるパワースプリッタ２０１及びＶＣＰ１１５は、図１の第１の測定分岐において、スプリッタ１０２Ａ及びＶＣＰ１１５によって構成される他方のアームの均等物を構成する。同様に、図２における光変調器２２０、単一のファイバ遅延線２３０、光デバイス２４０、光検出器１２３は、図１の第２の測定分岐において、光変調器１２１、光ファイバ遅延線１２２及び光検出器１２３によって構成されるフォトニックアームの均等物を構成する。図２におけるパワースプリッタ２０１及びＶＣＰ１２５は、図１の第２の測定分岐において、スプリッタ１０２Ｂ及びＶＣＰ１２５によって構成される他のアームの均等物を構成する。
【００４２】
図２の設計は、３個以上の測定分岐を備えるデバイスに拡張できる。図３は、３個の測定分岐を備える共通の光変調器３２０及び共通のファイバ遅延線３３０を共有する他の具体例を示している。光源３１０は、３つの異なる波長λ１、λ２、λ３で連続波レーザ光３１２を生成する。光デバイス３４０は、受け取った光を、それぞれ波長λ１、λ２、λ３の３つのビーム３４１、３４２、３４３に分割するために使用される。第３の光検出器３５０、第３のＶＣＰ３８０及び第３のミキサ３６０は、波長λ３の光に基づいて動作する第３の測定分岐の一部を構成する。
【００４３】
図４は、光スイッチ又はスプリッタ４１０によって、異なる測定分岐が、図１のデバイスのように個別のレーザ及び個別の光変調器を用いることなく、同じレーザ１１０と同じ光変調器１１１を共有することができる他の具体例を示している。共有された光変調器１１１から出力される変調された光は、２つの異なる測定分岐のための２つの異なるファイバ遅延線に供給される。
【００４４】
上述の位相雑音測定では、遅延線を使用することによって、位相雑音を測定する。マイクロ波フォトニックス光リンクは、小型で、低損失で、長いファイバに亘って、光搬送波によって発振信号を搬送することによって長時間の遅延を提供できる。システムノイズフロアの低減は、非相関遅延を介する相互相関解析の補助によって達成できる。また、長いファイバ遅延の使用に関連するシステムの人工的スプリアス（artificial spurs）を取り除くためには、図１のデバイスに示すような複数の光ファイバ遅延線を必要とすることがある。図２及び図３における設計は、相互相関のために、異なる測定分岐によって、デバイスの光部品の一部が共有され、この結果、単一のファイバによって必要な総ファイバ長セグメントが低減された共有された構成を提供する。異なる測定分岐によって共有される単一の光ファイバは、異なる光搬送波波長に亘って複数のマイクロ波信号を搬送するために使用にされる。そして、各信号が抽出され、別個の光検出器に供給されて解析される。例えば、二重遅延線相互相関セットアップは、ファイバ端に単一のカプラ及び２個のＷＤＭフィルタを有する単一のファイバを使用することができる。各信号は、光検出器及びミキサの補助によってダウンコンバートされる。そして、ダウンコンバートされた２つの信号の相互相関が、二重チャネル信号解析器によって解析される（ノイズフロアが低減される）。
【００４５】
他の具体例では、ファイバ遅延に起因する人工的スプリアス（artificial spurs）の排除のために、複数のファイバ長を必要とする。これは、単一の光ファイバ上で、同じＲＦ／マイクロ波信号を搬送する幾つかの光波長を有することによって達成できる。そして、それぞれの波長は、（適切なファイバ長／遅延を通過した後）光カプラ及びＷＤＭフィルタを介して、光検出器に接続される。
【００４６】
図３に示す３個以上の測定分岐を用いる上述した技術は、統計モーメント（statistical moments）及び高次相関係数（higher order correlation coefficients）の測定等の複雑な信号解析に用いることができる。例えば、３個以上の測定分岐から信号を受け取るマルチチャネル信号解析器を用いて、高次平均値及び相関を測定でき、したがって、検査される統計的パラメータの統計的分布関数をより良好に推定することができる。
【００４７】
上述のように、本明細書において開示する遅延弁別器設計（delay discriminator design）に基づいて、長いファイバ遅延線によって、位相雑音測定におけるフロアノイズを低減することができる。様々な具体例において、長いファイバによる各遅延線は、数キロメートルになることもあり、この結果、嵩張り、デバイス内で大きな空間を占有することがある。様々な用途では、小型のデバイスが好まれ、ファイバ遅延線によって達成される所望の長時間の遅延を維持しながら、ファイバ遅延線の実際の長さを短くすることが望まれる。一具体例では、光の光学的偏光特性を利用して、ファイバ遅延線に光を２回通過させ、必要なファイバ長を半分に削減する。以下では、このような設計のための幾つかの具体例を説明する。
【００４８】
図５は、２つの直交する偏光及びファラデー反射器（Faraday reflectors）を用いて、ファイバ遅延線に光を２回通過させる光学モジュール５１０に基づく２つの測定分岐を有する二重チャネル相互相関位相雑音測定デバイスの具体例を示している。図５の２つの測定分岐は、図２の設計と同様に構造化されているが、図５及び図２における光遅延線設計は、異なる。図５では、偏光ベースの光学モジュール５１０を設け、発振器１０１によって生成されたパワースプリッタ２０１からの発振信号を用いて２つの直交する偏光でレーザ光を変調し、発振信号を搬送する２つの変調された光ビーム５１１、５１２を生成して、光位相遅延を適用する。変調された光ビーム５１１、５１２は、２つの光検出器１１３、１２３にそれぞれ供給される。２つの変調された光ビーム５１１、５１２は、２つの互いに直交する偏光の光を結合及び分離する偏光ベースの光ビーム結合器（photonic beam combiner：ＰＢＣ）を用いて２つのビームを分離するために、２つのビームの偏光が直交している限り、同じ波長であってもよく、又は図５において符号を付しているように、２つの異なる波長であってもよい。発振器１０１からの発振信号は、３つのパワースプリッタ２０１を用いて、２つの測定分岐における４つの信号アームのために、発振信号の４つのコピーに分割される。
【００４９】
図６Ａは、図５の偏光ベースの光学モジュール５１０の１つの例示的な具体例を示している。２つのレーザ６１０、６２０は、２つのレーザビームを生成し、これらは、互いに直交する偏光として２つの光変調器６１２、６２２にそれぞれ供給される。偏光維持（polarization maintaining：ＰＭ）ファイバを用いて、レーザ６１０、６２０からの２つのレーザビームを、２つの直交する直線偏光で、２つの光変調器６１２、６２２に誘導することができ、また、ＰＭファイバは、それらの互いに直交する偏光が維持される他の箇所でも用いられる。２つの光変調器６１２、６２２は、発振信号の２つのコピーを受け取り、発振信号を、レーザ６１０、６２０からの２つの光ビームにそれぞれ変調するように接続されている。２つの光変調器６１２、６２２によって出力される変調された光ビームは、互いに直交する偏光で維持され、２つの光サーキュレータ６１４、６２４にそれぞれ供給される。図に示すように、光サーキュレータ６１４、６２４は、光検出器１２３、１１３及び偏光ベースの光ビーム結合器（ＰＢＣ）６３０に光学的に接続されている。詳しくは、光サーキュレータ６１４は、第１の光変調器６１２から変調された光ビームを受け取り、光路６３１（例えば、ＰＭファイバ）に沿ってＰＢＣ６３０に光を向け、及びＰＢＣ６３０からの光を、光路６３１に沿って第２の光検出器１２３に向けるように接続され、光サーキュレータ６２４は、第２の光変調器６２２から変調された光ビームを受け取り、光路６３２（例えば、ＰＭファイバ）に沿ってＰＢＣ６３０に光を向け、及びＰＢＣ６３０からの光を、光路６３２に沿って第１の光検出器１１３に向けるように接続される。
【００５０】
ＰＢＣ６３０は、光路６３１、６３２から受け取った２つの互いに直交するように偏光されたビームを結合して、結合されたビームを生成し、結合されたビームをファイバ遅延線６４０、例えば、シングルモードファイバ（single mode fiber：ＳＦＭ）遅延線に接続するように設計されている。ファイバ遅延線６４０は、ファラデー回転子ミラー（Faraday rotator mirror：ＦＲＭ）６５０において終端され、ＦＲＭ６５０は、ファイバ遅延線６４０に光を反射して、ＰＢＣ６３０に戻す。ＦＲＭ６５０は、単一の光路内の偏光を４５度回転させるファラデー回転子と、ファラデー回転子を透過した光を反射して、ファラデー回転子に光を戻し、２回目の透過を実現する反射器とを含む。したがって、ＦＲＭ６５０からの戻り光の偏光は、９０度回転する。２つの光路６３１、６３２を介してＰＢＣ６３０に入る２つの光ビームは、ＦＲＭ６５０によって反射されてＰＢＣ６３０に戻されたとき、偏光が直交したままの状態を保っているが、それらの偏光は、入れ替わっている。ＰＢＣ６３０は、戻りビームをそれらの偏光によって分離し、光路６３１の偏光と同じ偏光の戻り光をＰＢＣ６３０によって光路６３１に向け、光路６３２の偏光と同じ偏光の戻り光をＰＢＣ６３０によって光路６３２に向けるように設計されている。したがって、光路６３１を介してＰＢＣ６３０に入る光は、ＦＲＭ６５０による反射の後に、ＰＢＣ６３０によって、光路６３２を経由して光サーキュレータ６２４に向けられ、続いて、光サーキュレータ６２４は、第１の光検出器１１３に光を向け、一方、光路６３２を介してＰＢＣ６３０に入る光は、ＦＲＭ６５０による反射の後に、ＰＢＣ６３０によって、光路６３１を経由して光サーキュレータ６１４に向けられ、続いて、光サーキュレータ６１４は、第２の光検出器１２３に光を向ける。
【００５１】
図６Ｂは、偏光ビームスプリッタキューブを用いてＰＢＣ６３０を実現するための一具体例を示しており、偏光ビームスプリッタキューブは、光路６３１内における第１の偏光の光を反射し、光路６３２における第２の偏光の光を透過する。
【００５２】
したがって、上述のように光サーキュレータ６１４、６２４、ＰＢＣ６３０及びＦＲＭ６５０を用いることによって、２つのレーザ６１０、６２０からの２つの信号を直交する偏光で単一の低コストのシングルモードファイバ６４０に結合することができる。ファイバ６４０内の光は、単一のチャネルで必要なファイバ長の半分を進んだ後、同様に各偏光を９０度回転させるＦＲＭ６５０を用いて反射される。これによって、ファイバ６４０に沿ったあらゆる偏光回転が補償され、元の偏光状態から９０度回転された信号が、ＰＢＣ６３０に返される。そして、ＰＢＣ６３０は、互いに直交するように偏光された２つの信号を２つの別個のファイバ６３１、６３２に分割する。サーキュレータ６１４、６２４は、これらの遅延信号を別個の光検出器１１３（ＰＤ１）、１２３（ＰＤ２）に接続することができるＰＭサーキュレータであってもよい。そして、各信号は、それぞれのＰＤ１１３又はＰＤ１２３及びそれぞれのミキサ１１７又は１２７（図５）の補助によってダウンコンバートされる。そして、ダウンコンバートされた２つの信号の相互相関が、二重チャネル信号解析器１３０によって解析される（ノイズフロアが低減される）。
【００５３】
図５、図６Ａ及び図６Ｂの設計の下では、２つの個別の信号がファイバ遅延線６４０内を二回通過し、望まれる遅延に必要なファイバ長は、図１における２つの別個のファイバの相互相関構成の設計に基づく２つのチャネルに必要であるファイバ遅延長の４分の１に短縮される。
【００５４】
図７は、偏光ベースの光学モジュール５１０の他の具体例を示しており、ここでは、２つのＦＲＭ７１０、７２０を用いて、ファイバ遅延線６４０にリンクするための２つの代替の光路を提供する。光学１×２スイッチ７３０は、ファイバ遅延線６４０を２つのＦＲＭ７１０、７２０の何れかに接続し、２つの異なる光遅延を提供している。図７の具体例では、第２のファイバ遅延線７４０は、光スイッチ７３０とＦＲＭ７１０との間に接続され、このため、ＦＲＭ７１０によって反射される光のための光遅延は、ＦＲＭ７２０によって反射される光のための光遅延より長い。光スイッチ７３０は、それぞれ、２つの異なる総ファイバ長Ｌ１及び（Ｌ１＋Ｌ２）のファイバを切換えるように動作し、２つのＦＲＭ７１０、７２０を用いる二重光路構成のために、実現されるファイバ長は、２ｘＬ１、２ｘ（Ｌ１＋Ｌ２）である。
【００５５】
図７の設計は、２つより多くのＦＲＭ光路を有するマルチファイバ長ＰＮＴＳに拡張して、ファイバ長に関連する周波数の高調波における人工的スプリアス（artificial spurs）を排除することができる。異なる遅延を有するＮ個のファイバ光路及びそれぞれのＦＲＭを切換えるために、単一の１ｘＮ光スイッチが使用される。
【００５６】
上述のＦＲＭの使用は、図８に示す単一チャネルＰＮＴＳにおいて実現することができる。この具体例では、レーザ光の偏光は、光サーキュレータなしで、図６Ａ、図６Ｂ及び図７における偏光制御に基づいて制御される。この場合、節減されるのは、単一のチャネルの場合に必要となるファイバ長の半分である。図７の設計と同様に、図８においても、単一の１ｘＮスイッチを用いてＮ個ファイバを切換えることによって、ＦＲＭ及び異なる遅延を有する２つ以上の光路を実現することができる。
【００５７】
図８に示す単一チャネルＰＮＴＳは、ミキサ１１７からビート信号を受け取り、受け取ったビート信号のＦＦＴデータを生成する信号解析器８１０を含む。コンピュータ制御８２０は、ＶＣＰ１１５に制御信号を供給し、ＶＣＰ１１５上でバイアス電圧を掃引するために使用される。また、コンピュータ制御８２０は、ミキサ１１７と通信して、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換カードを介して、ミキサ出力電圧応答を記録する。較正及び直交セッティング手順は、位相雑音測定を実行する前に実行される。
【００５８】
図５〜図８に示す技術及び設計によって、偏光を用いる二重光路構成に基づいて、ファイバ遅延線の物理的長さが削減された光位相雑音測定システムを提供することができる。相互相関システムでは、この構成は、それぞれが異なる（直交する）偏光を有する２つの信号を共に単一のファイバに供給する。ＰＢＣは、直交する偏光の２つの信号を単一のファイバに結合するために使用される。ＰＭ光サーキュレータは、ＦＲＭと連携して、この他の場合にノイズフロアの同様の性能を達成するために必要なファイバ長の４分の１を２回通過した後、２つの偏光を２つの光検出器に分離する。この構成によって、位相雑音測定システムのサイズを大幅に削減することができる。
【００５９】
本明細書は、多くの詳細事項を含んでいるが、これらの詳細事項は、発明の範囲又は特許請求の範囲を限定するものとは解釈されず、特定の実施の形態の特定の特徴の記述として解釈される。本明細書おいて、別個の実施の形態の文脈で開示した幾つかの特徴を組み合わせて、単一の実施の形態として実現してもよい。逆に、単一の実施の形態の文脈で開示した様々な特徴は、複数の実施の形態に別個に具現化してもよく、適切な如何なる部分的組合せとして具現化してもよい。更に、以上では、幾つかの特徴を、ある組合せで機能するものと説明しているが、初期的には、そのように特許請求している場合であっても、特許請求された組合せからの１つ以上の特徴は、幾つかの場合、組合せから除外でき、特許請求された組合せは、部分的組合せ又は部分的な組合せの変形に変更してもよい。
【００６０】
幾つかの具体例のみを説明した。この説明に基づいて、ここに開示した具体例及び他の具体例の変形及び拡張を想到することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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